(57)【要約】【課題】圧延材のエッジ板厚を確実に目標値に一致させることができる圧延装置の制御方法を提供する。【解決手段】圧延機４の下流側に板厚計１０Ａが設置され、該板厚計１０Ａの下流側に複数の板厚計１０Ｂが設置されていて、圧延材９の先端Ｔが板厚計１０Ｂに達した後、この板厚計１０Ｂにより実測されたセンタ板厚ｈｃ及びエッジ板厚ｈｅを用いて予測板クラウンＣｒを修正し、該修正後の予測板クラウンＣｒと前記板厚計１０Ａで測定されたセンタ板厚ｈｃとからエッジ板厚ｈｅを予測して、当該エッジ板厚ｈｅと目標エッジ板厚ｈａｉｍとの差が最小となるように前記圧延機４を制御する。【選択図】図１
2006181609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延材を圧延する圧延機と、この圧延機の下流側に配置されて該圧延材の幅方向中央の板厚であるセンタ板厚を測定する板厚計Ａと、該板厚計Ａの下流側に設けられてセンタ板厚及び圧延材の幅方向端部の板厚であるエッジ板厚を測定する複数の板厚計Ｂと、を有する圧延装置の制御方法において、
前記圧延材の先端が板厚計Ｂに達した後、この板厚計Ｂにより実測されたセンタ板厚及びエッジ板厚を用いて予測板クラウンを修正し、該修正後の予測板クラウンと前記板厚計Ａで測定されたセンタ板厚とからエッジ板厚を予測して、該予測されたエッジ板厚と目標エッジ板厚との差が最小となるように圧延機を制御することを特徴とする圧延装置の制御方法。
【請求項２】
前記圧延材の先端が板厚計Ａを超え且つ板厚計Ｂに達していないときには、前記板厚計Ａでセンタ板厚を測定し、該測定されたセンタ板厚と予測板クラウンとを用いてエッジ板厚を予測して、該予測されたエッジ板厚と目標エッジ板厚との偏差が最小となるように圧延機を制御することを特徴とする請求項１に記載の圧延装置の制御方法。
【請求項３】
前記複数の板厚計Ｂは圧延材の板幅方向一列に配置された３つの板厚計から構成され、１つの板厚計はセンタ板厚を測定し、他の２つの板厚計は圧延材の幅方向両側のエッジ板厚をそれぞれ測定することを特徴とする請求項１又は２に記載の圧延装置の制御方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載された制御方法を、圧延材の最終圧延パスに適用することを特徴とする圧延装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚板などを圧延する圧延装置の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、厚板などの圧延材を圧延する際には、所定の圧延パススケジュールに基づいて粗圧延機で粗圧延を行い、その後、仕上げ圧延機で仕上げ圧延を行うようにしている。特に、仕上げ圧延機では、圧延材の板厚（特に圧延材の幅方向端部の板厚であるエッジ板厚）を所定のものにするため、圧下荷重やロールギャップなどが適切なものとなるように制御が行われていた。
かかる制御については、例えば、特許文献１に開示されているものがある。この技術の圧延装置は、圧延機の下流側近傍にセンタ板厚（圧延材の幅方向中央部の板厚）を測定する板厚計Ａと、この板厚計Ａの下流側にエッジ板厚を測定する板厚計Ｂを各々備えており、圧延機より出た圧延材が板厚計Ｂに到達した後、板厚計Ａで測定したセンタ板厚と板厚計Ｂで測定したエッジ板厚とを比較して小さい方の板厚を選択し、選択された板厚で圧延機のロールギャップを調整するものとなっていた。
【特許文献１】特許第３５４２８７９号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載された技術においては、センタ板厚は板厚計Ａで計測されるものであり、一方、エッジ板厚は板厚計Ａの下流側に離れて設置された板厚計Ｂにより計測されるものとなっている。すなわち、センタ板厚に対してエッジ板厚は「むだ時間」を有するものとなっていた。
ここで、むだ時間とは、ある制御対象への入力信号に対して出力信号が、一定時間だけ遅れて出てきて、その波形がそのまま保たれる特性をいい、伝達関数がｅ-Ls（Ｌ：むだ時間）で表わされる特性であり、制御においてはその影響を考慮する必要性があるものである。
【０００４】
このように、むだ時間を含むエッジ板厚をセンタ板厚と同列に制御入力値として用いた場合、精度のよい制御を行うことができなくなるばかりか、圧延材のエッジ板厚を目標値に一致させることが困難となる可能性がある。むだ時間の影響を考慮すべく、制御理論を適用してエッジ板厚に伝達関数ｅ-Lsなどを作用させた上で制御入力値として用いようとしても、実際の圧延機では遅れ時間Ｌを正確に求めることが困難であったり、遅れ時間が各パスごとに一定値でなかったりする。
そこで、本発明は、上記問題を鑑み、圧延材のエッジ板厚を確実に目標値に一致させることができる圧延装置の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明における課題解決のための技術的手段は、圧延材を圧延する圧延機と、この圧延機の下流側に配置されて該圧延材の幅方向中央の板厚であるセンタ板厚を測定する板厚計Ａと、該板厚計Ａの下流側に設けられてセンタ板厚及び圧延材の幅方向端部の板厚であるエッジ板厚を測定する複数の板厚計Ｂと、を有する圧延装置の制御方法において、前記圧延材の先端が板厚計Ｂに達した後、この板厚計Ｂにより実測されたセンタ板厚及びエッジ板厚を用いて予測板クラウンを修正し、該修正後の予測板クラウンと前記板厚計Ａで測定されたセンタ板厚とからエッジ板厚を予測して、該予測されたエッジ板厚と目標エッジ板厚との差が最小となるように圧延機を制御することを特徴とする。
【０００６】
この技術的手段により、精度の高い圧延装置のコントロールが可能となる理由を、以下述べる。
圧延材のクラウン量を予測するための予測板クラウンＣｒは、圧延荷重Ｐや圧延機のロールギャップＳ（ワークロール２，２間の隙間）、圧延ロールのロールクラウンプロフィールΦ（ｘ）の関数として表すことができる。すなわち、
Ｃｒ＝ｆ（Ｐ，Ｓ，Φ（ｘ））  ・・・（１）
である。
【０００７】
式（１）の入力変数を考えた場合、圧延荷重Ｐや圧延機のロールギャップＳは圧延機で実測可能な値であり、ロールクラウンプロフィールΦ（ｘ）は圧延ロールの形状（ｘはロール軸心方向の座標）であって、いずれも圧延材の移送に起因する「むだ時間」の影響を受けないことは自明である。
ゆえに、本技術的手段のように、圧延機出側すなわち板厚計Ａの位置における予測板クラウンを、板厚計Ａの下流側に位置し「むだ時間」を有する板厚計Ｂで計測されたエッジ板厚を基に修正することが可能であり、この修正で予測板クラウンをより正確なものとすることができる。
【０００８】
さらに、修正後の予測板クラウンを基に板厚計Ａの位置でのエッジ板厚（出側エッジ板厚）を推定し、その値で圧延機の制御を行うことで、精度の高い圧延装置のコントロールができるようになる。
なお、好ましくは、前記複数の板厚計Ｂは、圧延材の板幅方向一列に配置された３つの板厚計から構成され、１つの板厚計はセンタ板厚を測定し、他の２つの板厚計は圧延材の幅方向両側のエッジ板厚をそれぞれ測定するようにするとよい。
こうすることで、板厚計Ｂの位置での実測板クラウン（板幅中央での板厚−板幅端部での板厚）を確実に求めることができるようになる。
【０００９】
また、前記圧延材の先端が板厚計Ａを超え且つ板厚計Ｂに達していないときには、前記板厚計Ａでセンタ板厚を測定し、該測定されたセンタ板厚と予測板クラウンとを用いてエッジ板厚を予測して、該予測されたエッジ板厚と目標エッジ板厚との偏差が最小となるように圧延機を制御することが好ましい。
こうすることで、圧延材の先端部が板厚計Ａには達しているものの板厚計Ｂに達しない状況下では、圧延材の出側板厚をモニタＡＧＣにより制御することができる。
なお、圧延材の板厚を正確にコントロールすべく、上記技術的手段を圧延材の最終圧延パスに適用することは非常に好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本制御方法を用いて圧延装置を制御することで、圧延材出側のエッジ板厚を確実に目標値に一致させることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明にかかる圧延装置の制御方法を、厚板鋼板のリバース圧延を例示して説明する。
前記加熱炉で所定の温度に加熱された圧延材は、粗圧延装置で所定のパススケジュールにしたがってリバース圧延され、その後、該粗圧延装置の下流側に設置された仕上げ圧延装置に移送され、複数回リバース圧延を施される。
仕上げ圧延装置では、圧延材を製品形状、すなわち所定の幅、板厚に仕上げるものとなっている。板厚については、圧延材の幅方向中央の板厚である「センタ板厚」と、幅方向
両端部の板厚である「エッジ板厚」とがあるが、エッジ板厚を製品の出側板厚として規定し、それを目標値に一致させるようにしている。
【００１２】
図１には、仕上げ圧延装置１（以下、圧延装置）の概略が示されている。
当該圧延装置１は、一対のワークロール２，２と一対のバックアップロール３，３とを備える圧延機４を有している。この圧延機４の上側バックアップロール３の上方には、ワークロール２，２間の隙間であるロールギャップＳを調整可能な油圧圧下装置５や、該ロールギャップＳの距離を計測するロールギャップ検出器６、圧延荷重検出器７が備え付けられている。加えて、圧延機４には、ワークロール２の回転数を測定する回転数検出器８も設置されている。
【００１３】
図１の［平面図Ａ］に示されているように、圧延機４出側における圧延材９のセンタ板厚（出側センタ板厚）ｈｃを測定する板厚計１０Ａが、圧延機４の下流側であって、圧延材９の上方且つ幅方向略中央に設置されている。当該板厚計１０Ａが設置してある位置を説明の便宜上、ラインＬＡとする。
加えて、図１の［平面図Ｂ］に示されている如く、板厚計１０Ａの下流側に、３つの板厚計１０Ｂが圧延材９の上方且つ幅方向に略一列に並んで配置されている。この位置を説明の便宜上、ラインＬＢとする。これら３つの板厚計１０Ｂは、圧延材９の幅方向略中央にその１つが設置され、他の２つは、圧延材９の両端部にそれぞれ設置されていて、中央の板厚計１０Ｂでセンタ板厚ｈｃを測定し、幅方向両側の板厚計１０Ｂ，１０Ｂでエッジ板厚ｈｅを測定するものとなっている。これら板厚計１０Ａ，１０Ｂはガンマ線厚み計で構成されている。
【００１４】
前述した板厚計１０Ａ，１０Ｂのデータは板厚計コントローラ１１を介して、制御手段１２に取り込まれるようになっている。該制御手段１２には、回転数検出器８からのデータなども取り込まれ、これらデータを基に圧延機４のロールギャップＳを調整するようになっている。
かかる制御手段１２では、圧延機４の出側エッジ板厚ｈｅが目標エッジ板厚ｈａｉｍに一致するように、圧延機４のギャップをコントロールするような制御が行われるものとなっている。すなわち、本発明にかかる制御方法は、前記圧延材９の先端Ｔが板厚計１０Ｂに達した後、この板厚計１０Ｂにより実測されたセンタ板厚ｈｃ及びエッジ板厚ｈｅを用いて予測板クラウンＣｒを修正し、該修正後の予測板クラウンＣｒと前記板厚計１０Ａで測定されたセンタ板厚ｈｃとからエッジ板厚ｈｅを予測して、該予測されたエッジ板厚ｈｅと目標エッジ板厚ｈａｉｍとの差が最小となるように圧延機４をコントロールするものである。かかる制御に必要な計算は制御手段１２に接続されたプロセスコンピュータ１３により計算されるものである。
【００１５】
以下、当該制御手段１２及びプロセスコンピュータ１３で行われる圧延装置１の制御方法の詳細について、図２のフローチャートを基に説明する。
本制御方法は、圧延機４のロールギャップＳを制御するに際し、３つの手法を備えており、圧延材９の先端Ｔが位置する場所により、前記３つの手法の中、いずれかが選択されるようになっている。
【００１６】
まず、圧延材９が圧延されつつ圧延機４の上流側から下流側に移送されており、圧延材９の先端Ｔが板厚計１０Ａに達していない場合を考える。
その場合のギャップコントロールは、図２（ａ）の如くであり、まず、
(i) ゲージメータＡＧＣの考え方を用いて、圧延材９の出側エッジ板厚ｈｅを求める。詳しくは、圧延機４の弾性（ミル定数）を考えて、
ｈｅ＝Ｓｏ＋Ｐ／Ｍ      ・・・  （２）
により、出側エッジ板厚ｈｅを算出するようにする。ここで、圧下荷重Ｐ、ミル定数Ｍ、
ロールギャップ初期値Ｓｏである。
(ii)  次に、求められた出側エッジ板厚ｈｅと目標エッジ板厚ｈａｉｍとのズレ量Δｈを計算する。すなわち、
Δｈ＝ｈｅ-ｈａｉｍ    ・・・（３）
である。
(iii) そこで、ズレ量Δｈが０又は最小となるように、ロールギャップＳを修正するようにしている。すなわち、ΔＳ・Ｍ＝Δｈ・（Ｍ＋Ｑ)の関係を基にして、Δｈが０となるようなギャップ変更量ΔＳは、
ΔＳ＝−Δｈ・（Ｍ＋Ｑ）／Ｍ    ・・・  （４）
と表現することができるため、この式で得られたΔＳだけロールギャップＳを変更する。なお、Ｑは圧延材９の塑性係数である。
【００１７】
次に、圧延材９の先端Ｔが、板厚計１０Ａと板厚計１０Ｂとの間にある状態を考える。この時、圧延材９の先端Ｔは、板厚計１０Ｂには達していないため、板厚計１０Ｂによる板厚を得ることはできない状態である。
この場合の圧延機４のギャップ制御は、図２（ｂ）の如くであり、まず、
(i) 板厚計１０Ａにより、ラインＬＡでのセンタ板厚（出側センタ板厚）ｈｃを測定する。
(ii)  次に、測定した出側センタ板厚ｈｃを予測板クラウンＣｒに当てはめることで、ラインＬＡでのエッジ板厚すなわち出側エッジ板厚ｈｅを予測する。
(iii) そのようにして求めた出側エッジ板厚ｈｅと目標エッジ板厚ｈａｉｍとのズレ量Δｈを計算する。
(iv)  算出されたズレ量Δｈとし、前記ゲージメータの式（４）を利用して、当該ズレ量ΔＳが０又は最小となるように、圧延機４のロールギャップＳを修正するようにする。
この手法は、モニタＡＧＣ といわれるものである。
【００１８】
次に、圧延材９の先端Ｔが板厚計１０Ｂより先に進んだ状態を考える。
この場合の圧延機４のギャップ制御は、図２（ｃ）の如くであり、まず、
(i) 板厚計１０Ａで、ラインＬＡでのセンタ板厚（出側センタ板厚）ｈｃを測定する。加えて、板厚計１０Ｂで、ラインＬＢでのセンタ板厚ｈｃ及びエッジ板厚ｈｅを測定し、実測板クラウンを求める。
(ii)  求められた実測板クラウンＣｒ’と、予測板クラウンＣｒとの差異ΔＣＨを算出する。
(iii) 求められた差異ΔＣＨを基に、予測板クラウンＣｒを修正する。
(iv)  修正された予測板クラウンＣｒと、板厚計１０Ａで求められた出側センタ板厚ｈｃを用いて、ラインＬＡでのエッジ板厚（出側エッジ板厚）ｈｅを予測する。
(v) 予測された出側エッジ板厚ｈｅと目標エッジ板厚ｈａｉｍとのズレ量Δｈを計算する。
(vi)  算出されたズレ量Δｈとし、前記ゲージメータの式（４）を利用して、当該ズレ量ΔＳが０又は最小となるようにとなるように、圧延機４のロールギャップＳを修正するようにする。
【００１９】
以上述べた制御方法を、プロセスコンピュータ１３で計算して上で、その結果を基に制御手段１２により油圧圧下装置５を介して圧延機４のロールギャップＳを変更する。
なお、前述した予測板クラウンＣｒは、圧延荷重Ｐや圧延機４のロールギャップＳ、圧延ロールのロールクラウンプロフィールΦ（ｘ）の関数として表すことができる。すなわち、
Ｃｒ＝ｆ（Ｐ，Ｓ，Φ（ｘ））  ・・・（１）
である。
【００２０】
式（１）中の圧延荷重Ｐや圧延機４のロールギャップＳは圧延機４で実測可能な値であり、ロールクラウンプロフィールΦ（ｘ）は圧延ロールの形状（ｘはロール軸心方向の距離）であって、いずれもむだ時間の影響を受けないことは自明である。ゆえに、予測板クラウン自体、むだ時間の影響を受けないものと考えることができる。したがって、板厚計１０Ｂで修正した予測板クラウンＣｒを、板厚計１０Ｂからその上流側に取り付けられた板厚計１０Ａに適用することが可能となる。
前述した「求められた差異ΔＣＨを基に、予測板クラウンＣｒを修正する」ための手法としては様々なものを採用することが可能であり、例えば、以下に示すやり方を採用することが好ましい。
【００２１】
すなわち、予測板クラウンＣｒは、ロールクラウンプロフィールΦ（ｘ）によって変化し、以下のように関係付けられる。
Cr＝Ｆ（Φ（ｘ））  ・・・（５）
実板クラウンCr'は、実ロールクラウンプロフィールΦ'（ｘ）を用いて以下で算出できる。
Cr'＝Ｆ（Φ（ｘ）+ΔΦ（ｘ））  ・・・（６）
式（５）、式（６）の関数Ｆ（Φ（ｘ））を、以下のように定義する。
Ｆ(Φ（ｘ）） =[α1×[CWT(0)-CWT(x0)]+α2]              ・・・（７）
Ｆ(Φ（ｘ）+ΔΦ（ｘ)） =[α1×[CWT'(0)-CWT'(x0)]+α2]  ・・・（７'）
ただし、
CWT(x)：予測ロールプロフィール
CWT'(x)：実ロールプロフィール
x0：板厚定義点の座標
α1，α2：ロールプロフィールが板クラウン量におよぼす影響係数、圧延サイズおよび圧延条件で決まる定数である。
【００２２】
上記式（５）〜式（７）を用いて、実測板クラウンＣｒ'と予測板クラウンＣｒとの差異ΔＣＨを表すと、
ΔCH = Cr'- Cr = Ｆ(Φ+ΔΦ)-Ｆ(Φ)
= [α1×[CWT'(0)-CWT'(x0)]+α2］-[α1×[CWT(0)-CWT(x0)]+α2]
= α1×[CWT'(0)-CWT(0)] - [CWT'(x0)-CWT(x0)]
= α1×[err(0) - err(x0)]                            ・・・（８）
ただし、err(x) ≡ Φ（x）= CWT'(x)-CWT(x)としている。
【００２３】
本実施形態の場合、
err(x)=err0×[1-(x/A)2]，  Aは定数      ・・・（９）
とすることにする。すると、
err(0)-err(x0) = err0×[1-(0/A)2]-err0×[1-(x0/A)2] = err0×(x0/A)2
であるため、式（８）は、
ΔCH = α1×err0×(x0/A)2      ・・・（８’）
となる。
【００２４】
式（８’）、式（９）より、ロールプロフィール誤差ΔΦ、すなわちｅｒｒ（ｘ）は、
ΔΦ(x)＝err(x)=（ΔCH/[α1×(x0/A)2]）×[1-(x/A)2] ・・・（１０）
となる。この式（１０）で計算されるロールプロフィール誤差ΔΦを用いて予測ロールプロフィールを算出し、算出された予測ロールプロフィールに基づいて予測板クラウンＣｒを修正すればよい。
図３には、前述した制御方法を用いて圧延材９を圧延した結果の一例が示してある。この制御方法を用いない従来の圧延では、出側エッジ板厚ｈｅの偏差（出側エッジ板厚の実測値−目標エッジ板厚）が約０．０８ｍｍ程度あったのに比して、本制御方法も用いた圧延では、その偏差が０．０６５ｍｍ以下となった。
このことから判るように、本制御方法を用いることで、圧延機出側のエッジ板厚を確実に目標値に一致させることができる。
【００２５】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
すなわち、本実施形態の圧延装置１は、圧延機４の下流側に板厚計１０Ａ，１０Ｂを備え、そのデータを基に圧延機４の制御を行っているが、圧延機４の上流側にも板厚計１０Ａ，１０Ｂを設置するようにしてもよい。そうすることで、当該圧延機４でのリバース圧延において、上流→下流の圧延だけでなく、下流→上流の圧延においても本制御方法を適用することができるようになる。
【００２６】
また、本実施形態では、仕上げ圧延機４での圧延装置の制御方法を例示して説明したが、当該制御方法を粗圧延装置に採用してもよい。粗圧延装置と仕上げ圧延装置との両方に採用しても何ら問題はない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】圧延装置の概略図である。
【図２】本制御手段のフローチャートである。
【図３】本制御方法を用いて圧延を行った結果を示した図である。
【符号の説明】
【００２８】
１      圧延装置
２      ワークロール
３      バックアップロール
４      圧延機
５      油圧圧下装置
６      ロールギャップ検出器
７      圧延荷重検出器
８      回転数検出器
９      圧延材
１０Ａ  板厚計Ａ
１０Ｂ  板厚計Ｂ
１１    板厚計コントローラ
１２    制御手段
１３    プロセスコンピュータ
【図１】
2006181609.tif 000003
【図２】
2006181609.tif 000004
【図３】
2006181609.tif 000005